工业机器人认知课件.pptVIP

驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控制调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有电传动、液压传动、气压传动和机械传动。表1-1常用驱动方式性能比较驱动指标液压气动电动功率/质量比大小较大综合功率20-30%10%60-70%控制性能精度较高反应灵敏精度较低低速不易控制精度高系统较复杂维护与应用方便，对油温要求高方便，对气压要求高方便对环境影响漏油噪声基本没有投资/运行成本较高/高低/低高/较低应用范围低速、重型快速、小型通用（１）驱动器的选择：01驱动器的选择应以作业要求、生产环境为先决条件，以价格高低、技术水平为评价标准。02一般说来，目前负荷为100kg以下的,可优先考虑电动驱动器，并根据机器人的用途选择合适的电机。03只须点位控制且功率较小者，或有防暴、清洁等特殊要求者，可采用气动驱动器。04负荷较大或机器人周围已有液压源的场合，可采用液压驱动器。05对于驱动器来说，最重要的是要求起动力矩大，调速范围宽，惯量小，尺寸小，同时还要有性能好的、与之配套的数字控制系统。（２）驱动器的安装01020304底座安装——较大体积的驱动器。法兰安装——中小型驱动器。卡箍安装——微小型驱动器。临时安装——微小型驱动器。（３）电动驱动电动驱动是利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，以获得所要求的位置，速度和加速度。电动机驱动可分为普通交流电机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。伺服电动机和步进电动机输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。普通交、直流电机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型机器人。交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电机主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2341步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的数字/模拟装置。步进电机有回转式步进电机和直线式步进电机，对于旋转式步进电机而言，每当输入一个电脉冲后，步进电机输出轴就转动一定角度，如果不断地输入电脉冲信号，步进电机就一步步地转动，且步进电机转过的角度与输入脉冲个数成严格比例关系，能方便地实现正、反转控制及调速和定位。步进电机不同于通用的直流和交流电动机，它必须与驱动器和直流电源组成系统才能工作，通常我们所说的步进电机，一般是指步进电机和驱动器的成套装置，步进电机的性能在很大程度取决于“矩—频”特性，而“矩—频”特性又和驱动器的性能好坏密切相关。脉冲分配器是根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加到功率放大器上，使各相绕组按一定的顺序和时间导通和切断，并根据指令使电机正转、反转。实现确定的运行方式。特点：输出角与输入脉冲严格成比例，且在时间上同步。步进电机的步距角不受各种干涉因素，如电压的大小，电流的数值，波形等影响，转子的速度主要取决于脉冲信号的频率，总的位移量则取决于总脉冲数。容易实现正反转和启、停控制，启停时间短。输出转角的精度高，无积累误差。步进电机世纪步距角与理论步距角总有一定的误差，且误差可以累加，但当步进电机转过一周后，总的误差又回到零。直接用数字信号控制，与计算机接口方便。维修方便，寿命长。2）直流伺服电机驱动在20世纪80年代以前，机器人广泛采用永磁式直流伺服电动机作为执行机构，近年来，直流伺服电机受到无刷电动机的挑战和冲击，但在中小功率的系统中，永磁式直流伺服电动机还是常常使用的。20世纪70年代研制了大惯量宽调速直流电动机，尽量提高转矩，改善动态特性，既具有一般直流伺服电动机的优点，又具有小惯量直流伺服动机的快速响应性能，易与大惯量负载匹配，能较好地满足伺服驱动的要求，因而在高精度数控机床和工业机器人等机电一体化产品中得到了广泛应用。优点：启动转矩大，体积小，重量轻，转速易控制，效率高。缺点：有电刷和换向器，需要定期维修、更换电刷，电动机使用寿命短、噪声大。3）无刷伺服电动机驱动直流电动机在结构上存在机械换向器和电刷，使它具有一些难以克服的固有缺点，如维护困难，寿命短，转速低（通常低于2000r/min），功率体积比不高等。将直流电动机的定子和转子互换位置，形成无刷电动机。转子由永磁铁组成，定子绕有通电线圈，并安装用于检测转子位置的霍尔元件、光码盘或旋转编码器。无刷电动机的检测元件检测转子的位置，决定电流的换向。无刷直流电动机在运行过程中要进行转速和换向两种控制，控制提供给定子线圈的电流，就可以控制转子的转速：在转子到达指定位置时，霍尔元件检测到该位置并改变定子导通相，实现定子磁场改变，从而实现无接